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IPv6 QoS及其实现进一步探讨

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目前 ， IPv4 QoS已经获得比较好的发展 ， 因此在IPv6大规模部署之前 ， 可以先借助IPv4 QoS的成果 ， 进一步研究Flow Label机制的使用 。从目前情况看 ， 可以通过Diff-Serv实现QoS ， 以后随着技术的发展和标准的成熟 ， 可以逐渐引入其他更有效的方法 。而终结目标是 ， 伴随着ITU-T的QoS架构和实现方法的成熟 ， 最终解决IPv6 QoS 。现在的信息网络可以用“Everything over IP”和“IP over Everything”来概括 。业界基本达成共识 ， IP网络将成为下一代信息网络的基础设施 。但自由、开放和“Best Effort”的IP网络 ， 在担负这样的责任时 ， 还需要大量的改进 。一方面 ， 由于宽带网络的高速发展、NGN(下一代网络)和3G网络的大规模部署以及家庭网络等即将成为现实 ， 需要大量的IP地址 ， 而目前广泛使用的IPv4地址 ， 由于总量的缺乏以及分配的不公平性等原因存在严重短缺 ， 在不久的将来势必耗尽 。所以 ， 早在10多年前 ， 鉴于当时B类地址需求高速增长 ， 眼看地址耗尽指日可待 ， 一度造成恐慌而发展了具有巨大地址空间的IPv6技术 。同时 ， 也发展了CIDR(无级别域内路由选择)和保留地址/NAT技术 ， 以进一步延缓IPv4地址的消耗速度 。另一方面 ， IPv4在地址自动配置、QoS、安全性以及移动性等方面也难以满足下一代网络的发展要求 ， 因此 ， IPv6不仅仅解决地址问题 ， 也在其他方面做了相应的改进 。
本来希望IPv6一劳永逸地解决一系列问题 ， 但经过10多年的发展 ， 许多目标并没有实现 ， 包括下面将要讨论的IPv6 QoS问题 。
IPv6 QoS基本情况
和IPv4相比 ， IPv6在QoS方面提供了更多的措施 ， 以期改善甚至彻底解决网络的服务质量问题 。最初的想法是 ， 根据当时IP QoS的研究进展 ， 引入Flow Label机制 ， 帮助处理QoS 。由于受到当时网络技术发展水平的限制 ， 第一个比较成熟的成果在1994年前后才推出 ， 即所谓的Int-Serv模型 。该模型在信息传递之前 ， 使用资源预留协议(RSVP)建立一个可以保证QoS各有关指标的一个通道 。这种想法似乎是可行的 ， 因为和它相类似的ATM技术在QoS上获得了较大的成功 ， 或者说后者的一个主要特点就是解决了QoS问题(当然 ， 各有关技术还在不断发展之中) 。但是 ， Int-Serv并没有获得广泛的应用 。今天再来分析其原因 ， 可以发现 ， ATM网络支持的电路/流的数量 ， 基本上是以千条(thousands)为单位实施扩展的;而IP网络 ， 非凡是Internet这样的全球网络 ， 其业务流基本上是以百万条(millions)为基本单位的 ， 这对于网络中的路由器设备来说 ， 很难支持如此大量的软状态 。同时 ， 也存在跨多个运营商进行资源预留治理等问题 。后来进一步发展了Diff-Serv模型 ， 它基于对网络业务的分类来简化处理的类别 ， 从而解决了可扩展性问题 ， 为IP网络的QoS提供了一个可行的解决方案 。但是 ， Diff-Serv模型并不能提供一个端到端的解决方案 ， 其对IP QoS的实现 ， 需要通过与PHB(Per-Hop-Behavior)、网络流量规划或者流量工程(Traffic Engineering ， TE)等措施联合提供 。
IPv6 QoS定义
IP QoS的实现 ， 需要网络中所有相关元素的全面支持 ， 包括应用、终端和网络设备等 。在基本的IP协议层面 ， 提供一些字段的定义 ， 用于支持QoS的实现 。IPv6同样如此 。
IPv6包头格式
IPv6的报头格式如图1所示(图中同时显示了IPv4报头格式 ， 以示对比) 。和IPv4相比 ， IPv6采用更规整的结构 ， 便于使用硬件进行高速处理 。IPv6定义了一个固定长度的基本报头 ， 其他的一些选项归类为扩展报头 ， 其中包括每一个网络节点都必须处理的Hop by Hop报头等 。

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